KR100402283B1 - 디지털필터를 이용하는 음향재생장치 - Google Patents

디지털필터를 이용하는 음향재생장치 Download PDF

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Abstract

디지털필터는 피드백부를 갖추어 구성되는 유한탭길이의 FIR필터로 이루어지며, 음향재생장치는 상기 디지털필터를 이용하여 구성된다. 피드백부에 있어서, FIR필터에 포함되는 다수 지연기 중 임의의 하나로부터의 출력을 계수곱셈기의 효과에 의하여 감쇠시킨다. 감쇠출력을 출력 이송용 지연기 앞에 배열된 인접지연기들 사이에 놓인 가산기로 피드백시킨다. 피드백부는 무한히 계속되는 임펄스응답을 발생하기 위해서 피드백작동을 반복한다.

Description

디지털필터를 이용하는 음향재생장치{Apparatus for reproducing sound using the digital filter}
본 발명은 디지털필터에 관한 것이며, 특별히 임펄스응답을 콘벌루션(convolution)시키기 위한 유한 임펄스응답형 필터를 갖는 디지털필터와, 디지털필터의 효과를 통하여 음향을 재생하기 위한 장치에 관한 것이다.
신호처리부에 조립되어 있는 도 1에 도시된 유한 임펄스응답형 필터(이하 FIR필터라 칭함)를 갖추어 구성되는 다수의 전자기기가 제안되어왔다. 이들 전자기기는 시스템의 임펄스응답을 측정하고, FIR필터의 효과를 통하여 응답을 재생한다.
도 1에 있어서, 입력단자(81)에 이송된 신호는 직렬로 접속된 다수의 지연기(82)로 전송된다. 이들 지연기(82)에 의해 지연된 신호가 샘플링주기와 동기화된 클럭신호로 연속적으로 전송된다. 이들 지연기(82)는 그들 I/O단자에서 도출되는 탭을 공급한다. 이들 탭으로부터의 신호는 계수곱셈기(83)로 전송되어, 여기서 이들 신호와 계수가 곱해진다. 곱해진 값은 가산기(84)에 의해 연속적으로 더해진 후, 출력단자(85)로부터 꺼내지게 된다. 따라서, FIR필터에서, 임펄스응답용 계수를 각 계수곱셈기(83)에 세팅함으로써, 이 임펄스응답을 콘벌루션하는 작동을 실행할 수 있게 된다.
예를들어 상기 설명된 FIR필터를 이용하여 구성된 잔향을 가산하기 위한 장치는, 방의 임펄스응답을 측정하고 FIR필터를 통하여 그 응답을 재생하는 기능을 갖는다. 이 기능을 가지므로, 음향이 실제적으로 측정되는 방안에서 들리는 재생음의 잔향특성과 동일한 잔향특성을 갖는 재생음을 들 수 있게 된다. 즉, 재생음은 방의 실제 측정음의 잔향특성과 동일한 잔향특성을 갖는다.
FIR필터를 갖추어 구성되며 헤드 바깥의 음상을 위치시키기 위한 헤드폰시스템의 유형은, 스피커로부터 청취자 양쪽 귀로의 전달특성을 나타내는 임펄스응답을 측정하여 FIR필터의 효과를 통하여 그 응답을 재생하도록 작동된다.
FIR필터가 실제 측정된 임펄스응답에 정확하게 대응하는 수렴시간 및 주파수응답을 정밀하게 실현하기 위하여 이용된다면, FIR필터는 긴 탭길이를 가져야만 하며, 따라서 전체적으로 고가이며 대규모가 된다.
상기의 조건 때문에, 비교적 짧은 탭길이를 갖는 FIR필터가 제안된다. 이러한 FIR필터는 실제음의 주파수특성과 비슷한 특성을 생성할 수 있다. 그러나, 이러한 유형의 FIR필터는 청취자에게 충분히 고감도의 헤드 바깥의 청취음을 제공할 수 없다. 또는, 이러한 유형의 FIR필터는 분명한 음상을 형성하지 못하므로, 결과 재생신호는 고질의 음상위치를 갖지 못한다.
또한, 잔향시간특성과 초기반사특성을 재생하기 위해서 긴 지연시간을 갖는 지연기가 이용될 수도 있다. 이러한 유형의 지연기는 임펄스응답의 대표적인 펄스만을 추출하기 위한 필터를 구성한다. 도 2는 잔향부가신호를 처리하기 위한 그러한 장치의 대표적인 구성을 나타낸다.
도 2에 도시된 바와같이, 입력단자(91)에 입력된 신호는 지연기(92)의 입력단자(W)에 입력된다. 이 지연기(92)는 출력단자(R1, R2, R3)를 거쳐서 신호(SR1, SR2, SR3)를 다른 지연시간으로 출력하도록 작동한다. 이들 신호(SR1, SR2, SR3)는 계수곱셈기(93, 94, 95)에 의해 감쇠된다. 그후, 이들 신호는 가산기(96)에서 가산된다. 이 가산기(96)는 출력으로써 신호(SR0)를 공급한다. 이 신호(SR0)는 도 3에 도시된 임펄스응답에 있어서 초기반사에 대응하는 부분에서 거친 펄스간격을 갖는 임펄스응답으로써 재생된다.
다음으로, 지연기(92)의 출력단자(R4)로부터 가산기(97)를 거쳐서 지연기(98)로 공급되는 신호(SR4)는 지연기(98)에 의해서 지연신호로써 지연된다. 지연신호는 계수곱셈기(99)에 의해 감쇠된다. 감쇠신호는 가산기(97)에 의해 신호(SR4)에 가산된다. 지연신호는 또한 계수곱셈기(100)에 의해 감쇠된 후 가산기(109)에 공급된다. 또한, 지연기(92)로부터 가산기(101)를 거쳐서 지연기(102)로 공급되는 신호(SR4)는 지연기(102)에 의해 지연신호로써 지연된다. 지연신호는 계수곱셈기(103)에 의해 감쇠된 후 가산기(101)에 의해 신호(SR4)에 가산된다. 지연신호는 또한 계수곱셈기에 의해 감쇠된 후 가산기(109)에 공급된다. 또한, 지연기(92)로부터 가산기(105)를 거쳐서 지연기(106)로 공급되는 신호(SR4)는 이 지연기(106)에 의해서 지연신호로써 지연된다. 그후, 지연신호는 계수곱셈기(107)에 의해 감쇠된 후, 가산기(105)에 의해 신호(SR4)에 가산된다. 지연신호는 또한 계수곱셈기(108)에 의해 감쇠된 후, 가산기(109)에 가산된다.
가산기(109)의 가산출력은 가산기(110)를 거쳐서 지연기(111)로 공급된다. 그후, 지연신호는 계수곱셈기(114)에 의해 감쇠된 후, 가산기(110)로 되돌아간다. 또한, 가산기(109)의 가산출력은 가산기(110)를 거쳐서 계수곱셈기(112)로 공급된다. 곱셈기(112)에 의해 감쇠된 신호는 가산기(113)에 공급된다. 가산기(113)의 가산출력은 가산기(115)를 거쳐서 지연기(116)로 공급된다. 지연출력은 계수곱셈기(119)에 의해 감쇠되고, 그후 가산기(115)로 되돌아간다. 또한, 가산기(113)의 가산출력은 가산기(115)를 거쳐서 계수곱셈기(117)로 공급됨으로써, 그 출력이 곱셈기(117)에 의해 감쇠된다. 그 감쇠신호가 가산기(118)에 공급된다.
지연기(92)의 출력단자(R4)로부터 가산기(97, 101, 105)로 공급되는 신호(SR4)는 신호(SR4)가 가산기(118)에 도달할때까지 도 3에 도시된 분산음에 상당하는 임펄스응답을 구성한다. 각 지연기는 지연시간으로써 선택되는 수 msec의 값을 갖는다. 특히 분산음의 시작부에서 분산음은 가청대역을 확보하기 위해서 보통 선택되는 신호처리장치의 샘플링시간간격인 20여μsec의 값 보다 훨씬 더 거친 임펄스응답으로 된다. 그러므로, 재생되는 특성은 주파수축에서 조차도 실제 전송특성보다 더 크게 된다.
본 발명의 목적은 짧은 탭길이의 FIR필터를 이용함으로써 크기를 줄이고 비용을 절약하는 동시에, 긴 임펄스응답을 고정밀도로 재생하는데 적용되는 디지털필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 디지털필터를 갖추어 구성됨으로써, 장치의 크기와 비용을 감소시키면서도, 헤드 바깥 음상을 위치시키는 센스나 음상을 위치시키는 전방의 센스를 상당히 개선할 수 있게 되는 음향재생장치를 제공하는 것이다.
도 1은 FIR필터를 나타내는 개략도.
도 2는 잔향부가신호를 처리하기 위한 종래 장치의 개략적 구성을 나타내는 회로도.
도 3은 잔향부가신호를 처리하기 위한 종래 장치의 임펄스응답을 나타내는 특성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털필터의 개략적 구성을 나타내는 회로도.
도 5는 도 4에 도시된 디지털필터에 의해 실현되는 임펄스응답을 나타내는 특성도.
도 6은 피드백부를 갖추지 않은 종래 디지털필터의 임펄스응답을 나타내는 특성도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털필터의 개략적 구성을 나타내는 회로도.
도 8은 본 발명에 따른 음향재생장치의 일 실시예인 헤드 바깥의 음상(音像)을 위치시키기 위한 헤드폰시스템의 개략구성을 나타내는 블록도.
도 9는 헤드 바깥의 음상을 위치시키기 위한 헤드폰시스템에 이용되는 신호처리회로의 구성을 나타내는 블록도.
도 10은 본 발명에 따른 음향재생장치의 다른 실시예인 스피커시스템의 원리를 설명하기 위한 모형도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 디지털필터 4. 계수곱셈기
31,32,…,3n. 지연기 71,72,…,7m. 계수곱셈기
81,82,…8n. 가산기 20. 디지털필터
23,26. 계수곱셈기 221,222,…,22n. 지연기
25,28. 피드백부 40. 헤드폰시스템
46a. 헤드밴드 46L,46R. 사운딩본체
43. 신호처리회로 M. 청취자
S1,Sr,S0. 음원 H11,H01,H1r,H0r,Hrr. 전달함수
상기 목적을 실현하기 위해서, 본 발명의 일 양태에 의하면, 미리 측정된 음원으로부터 측정점까지의 임펄스응답을 구성하기 위해 유한탭길이로 되며 다수의 지연기를 갖는 FIR필터를 갖추어 구성된 디지털필터는, 계수곱셈기와 가산기를 갖춘 피드백수단을 포함하여 구성되며, 상기 계수곱셈기는 다수 지연기 중 어느 하나로부터의 출력을 감쇠시키며, 이 감쇠출력을 다수 지연기 중 어느 하나의 앞에 놓이는 지연기들 사이에 설치되어 있는 가산기로 피드백시킨다. 여기서, 다수의 피드백수단이 설치되어도 좋다.
피드백수단은 짧은 탭길이를 갖는 FIR필터가 긴 임펄스응답을 보다 충실하게 재생할 수 있도록 한다. 따라서 신호처리규모를 상당히 줄일 수 있게 된다. 신호처리기가 디지털신호처리(ICÆs)로 구성된다면, ICÆs의 수는 상당히 감소된다. 따라서 장착면적과 ICÆs의 전력소모를 줄일 수 있으며 전체유니트의 비용과 사이즈를 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 2개 이상의 피드백수단은 더 긴 임펄스응답을 보다 충실하게 재생할 수 있도록 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 또 다른 양태에 따른 음향재생장치에서는, 미리 측정된 음원에서 측정점까지의 임펄스응답을 구성하기 위해서 유한탭길이로 되며 다수의 지연기를 갖는 FIR필터를 갖추어 구성되는 디지털필터를 포함하며, 상기 디지털필터는 계수곱셈기와 가산기를 갖춘 피드백수단을 포함하여 구성됨으로써, 상기 계수곱셈기가 다수 지연기 중 어느 하나로부터의 출력을 감쇠시키고, 이 감쇠출력을 상기 어느 하나의 지연기 앞에 놓이는 다수 지연기들 사이에 설치되는 가산기에 피드백시킨다. 다수의 피드백수단이 설치되어도 좋다.
그러므로, 음향재생장치가 단순한 구성을 필요로 하고 낮은 비용으로 제조될지라도, 그러한 장치는, 샘플링주파수가 일정하게 유지되며 동일한 수의 탭과 동일한 총 탭길이를 갖는 종래의 FIR필터와 비교해서, 헤드 바깥의 음상을 위치시키는 센스, 어코스틱(acoustic) 음상을 앞쪽에 위치시키는 센스, 어코스틱 음상의 질 또는 음상을 위치시키는 센스를 상당히 개선할 수 있다.
이하에는, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털필터와 음향재생장치에 대해 설명될 것이다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털필터에 대해서 도 4 내지 도 7을 참고하여 설명할 것이다. 본 실시예는 미리 측정된 음원에서부터 측정점까지의 임펄스응답이 유한탭길이를 갖는 FIR필터의 효과를 통하여 구성되도록 적용되는 디지털필터(1)에 관한 것이며, 이 임펄스응답은 디지털음성입력신호에 콘벌루션되며, 그 결과의 신호가 출력된다. 디지털필터(1)는 피드백부(6)를 포함한다. 피드백부(6)에서, 임의 지연기(3n)로부터의 출력은 계수곱셈기(4)에 의해 감쇠된다. 감쇠출력은 지연기(3n) 앞에 배치된 지연기(32)와 지연기(33)와의 사이에 위치하는 가산기(5)로 피드백된다.
도 4에서, 입력단자(2)에 입력된 신호는 지연기(31, 32, 33, …, 3n-2, 3n-1, 3n)와, 계수곱셈기(71, 72, 73, 74, …, 7m-3, 7m-2, 7m-1, 7m)와, 가산기(81, 82, 83, …, 8n-3, 8n-2, 8n-1, 8n)를 통과하며, 여기서 모든 지연기의 총 지연시간에 대응하는임펄스응답이 신호에 콘벌루션된다.
반면, 피드백부(6)에서, 최종 지연기(3n)로부터 빠져나온 신호는 계수곱셈기(4)에 의해 감쇠되며, 그후 지연기(32, 33) 사이에 놓인 가산기(5)로 피드백된다. 이 신호는 지연기(31, 32, 33, …, 3n-2, 3n-1, 3n)로 구성된 일군의 지연기에 의해 지연된다. 그후, 계수는 계수곱셈기(74, …, 7m-3, 7m-2, 7m-1, 7m)의 효과를 통해서 신호에 콘벌루션된다. 이 디지털필터(1)에 있어서, 피드백부(6)는 무한히 계속되는 임펄스응답을 발생하기 위해서 상기 피드백처리를 반복한다. 그후, 도 5에 도시된 바와같이 임펄스응답특성에 대응하는 음성신호가 출력단자(9)에서 출력된다. 도 5에서, 반복부분은 피드백부(6)에 의해 형성된다. 이 도면은 제 1 및 제 2반복파형을 설명한다. 실제적으로, 파형은 무한히 감쇠되면서 반복된다. 반면, 비교하기 위해서 도 6은 피드백부(6)가 설치되지 않은 경우의 임펄스응답특성을 나타낸다.
도 4에 도시된 구성에 의하면, 가산될 응답부분은 상승구간 주위 부분이 제거된 임펄스응답이다. 예를들어 방의 잔향특성에 있어서, 임펄스응답의 상승구간 주위의 부분은 초기반사가 차지한다. 그러나, FIR필터의 탭길이에 의한 제약에 의해 임펄스응답의 후반부가 제거된다. 임펄스응답의 후반부는 주로 분산음에 기초하며, 임펄스응답의 상승구간 주위부분과 다른 특성을 갖는다. 그러므로, 응답의 상승구간 주위부분이 제거된 임펄스응답을 가산한다는 것은 분산음에 근접한 임펄스응답부분을 가산한다는 것을 나타낸다. 그 결과의 응답은 듣기에더욱 자연스럽게 된다.
그러므로, 이 디지털필터(1)는 짧은 탭길이의 FIR필터를 갖더라도 긴 임펄스응답을 재현할 수 있도록 한다. 따라서 신호처리의 규모를 상당히 줄일 수 있게 된다. 만일 신호처리부가 디지털신호용 ICÆs로 구성된다면, 필요한 ICÆs의 수는 상당히 감소된다. 따라서, 이는 장착면적 및 전력소비를 감소하게 되며 전체시스템의 비용을 낮추는 결과를 가져온다.
다음으로, 이하에는 도 7을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털필터(20)에 대한 설명이 이루어질 것이다. 본 실시예는 미리 측정된 음원으로부터 측정점까지의 임펄스응답이 유한탭길이를 갖는 FIR필터의 효과를 통하여 구성되도록 적용되는 디지털필터(20)에 관한 것이며, 이 임펄스응답은 디지털음성입력신호에 콘벌루션되며, 그후 결과신호가 출력된다. 상기 실시예와는 다르게, 2개의 피드백부(25, 28)가 설치된다. 피드백부(25)에서, 어떤 지연기(22n-1)의 출력은 계수곱셈기(23)에 의해 감쇠된다. 이 감쇠출력이 지연기(22n-1) 앞에 배치된 인접지연기들 사이에 놓인 가산기(24)로 피드백된다. 피드백부(28)에 있어서, 어느 지연기(22n)의 출력은 계수곱셈기(26)에 의해 감쇠된다. 이 감쇠출력은 지연기(22n) 앞에 배치된 지연기(222, 223) 사이에 놓인 가산기(27)로 피드백된다.
도 7에서, 입력단자(21)에 입력된 신호는, FIR필터를 구성하는 지연기(221, 222, 223, …, 22n-x, …22n-2, 22n-1, 22n)와, 계수곱셈기(291, 292, 293, 294, …, 29m-y, …,29m-2, 29m-1, 29m)와, 가산기(301, 302, 303, …, 30n-x, …, 30n-3, 30n-2, 30n-1, 30n)를 통과한다. FIR필터를 통하여, 모든 지연기의 총 지연시간에 상당하는 임펄스응답이 입력신호에 콘벌루션된다.
반면, 피드백부(25)에서, 지연기(22n-1)로부터 꺼내진 신호는 계수곱셈기(23)에 의해 감쇠된다. 그후, 신호는 가산기(24)에 인가된다. 피드백부(28)에서, 지연기(22n)로부터 꺼내진 신호는 계수곱셈기(26)에 의해 감쇠된다. 그후 감쇠신호는 가산기(27)에 인가된다.
신호가 입력단자(21)에 입력된 때부터 그 신호가 피드백부(25, 28)에서 꺼내지는 때까지의 지연시간 경과 후에, 가산기(24, 27) 다음에 배치되는 계수곱셈기는 계수를 이들 신호에 콘벌루션하도록 작동한다. 계수가 콘벌루션된 신호가 출력된다. 그러므로, 임펄스응답에 있어서, 반사부분은 피드백부(25, 28)의 겹쳐진 신호로 구성된다. 반사부분의 내용은 다른 임펄스응답이 감쇠되면서 무한히 반복되게 된다.
도 7에 도시된 구성에 의하면, 가산될 응답부분은 상승구간 주위부분이 제거된 임펄스응답이다. 여기서, 방의 잔향특성에 있어서, 임펄스응답의 상승구간 주위 부분은 초기반사가 차지한다. 그러나, 임펄스응답의 후반부는 FIR필터의 탭길이에 의한 제약에 의해 제거되며, 주로 분산음에 기초한다. 후반부는 임펄스응답의 상승구간 주위 부분과 다른 특성을 갖는다. 상승구간 주위부분이 제거된 응답을 가산하는 것은 분산음 근처의 임펄스응답을 가산하는 것을 나타낸다.그 결과의 응답은 청감상 더욱 자연스럽게 된다.
상기 설명된 바와같이, 디지털필터(20)는 짧은 탭길이를 갖는 FIR필터를 갖더라도 긴 임펄스응답을 재현할 수 있도록 된다. 이 필터(20)는 신호처리규모를 상당히 작게 할 수 있다. 만일 신호처리기가 디지털신호용 ICÆs로 구성된다면, 필요한 ICÆs의 수는 상당히 감소될 수 있다. 그 결과 장착면적 및 소비전력을 감축할 수 있으며, 전체 시스템의 비용을 낮출 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 음향재생장치에 대해서 도 8 및 도 9를 참고하여 설명할 것이다. 본 실시예는 신호처리회로(42)의 내측에 디지털필터(51L, 51R, 52L, 52R)를 포함하는 헤드 바깥의 음상을 위치시키기 위한 헤드폰시스템(40)에 관한 것이다. 이들 디지털필터(51L, 51R, 52L, 52R)는 상기 설명된 디지털필터(1)와 동일하다.
도 8에서, 음성입력단자(41)에 입력된 아날로그음성신호는 아날로그/디지털(A/D) 변환기(42)의 효과에 의해 디지털신호로 변환된다. 디지털신호는 신호처리회로(43)에 인가되어서, 여기서 헤드 바깥음상을 위치시키기 위해서 신호를 필터링한다.
헤드 바깥의 음상을 위치시키기 위해서 신호처리회로(43)에 의해 필터링된 음성디지털신호는 스테레오신호로써 2개의 시스템(L, R)으로 분할된다. 이 디지털신호는 디지털/아날로그(D/A) 변환기(44L, 44R)의 효과에 의해 아날로그신호로 변환된다. 그 아날로그신호는 증폭기(45L, 45R)에 의해 전력증폭되고, 그후 헤드밴드(46a)에 장착된 사운딩본체(46L, 46R)에 공급된다.
예를들어, 신호처리회로(43)는 청취자의 정면에 위치하는 2개의 음원으로부터 청취자의 양쪽 귀까지 전체 4개의 시스템의 임펄스응답을 미리 측정하여, 임펄스응답의 특성을 콘벌루션하는 처리를 실행한다. 이 처리는 도 6에 도시된 구성에 의해 실행된다.
도 9에서, 제 1 및 제 2입력단자(501, 502)에 입력된 신호는 디지털필터(51L, 51R, 52L, 52R)에 각각 공급된다. 디지털필터(51L, 52L)의 출력은 가산기(53L)에 의해 가산된다. 디지털필터(51R, 52R)의 출력은 가산기(53R)에 의해 가산된다. 가산기(53L)로부터의 가산출력은 출력단자(54L)에 출력된다. 가산기(53R)로부터의 가산된 출력은 출력단자(54R)에 출력된다.
상기 설명된 바와같이, 디지털필터(51L, 51R, 52L, 52R)의 각각은 상기의 디지털필터(1)와 같은 FIR필터로 구성된다. 디지털필터는 피드백부를 포함하며, 이 피드백부에서 FIR필터의 임의 지연기로부터의 출력이 계수곱셈기에 의해 감쇠되고, 그 감쇠출력은 출력이 꺼내지는 지연기 앞에 배치된 인접지연기들 사이에 놓이는 가산기로 피드백된다.
FIR필터가 단순화되고 그 크기가 작아지기 때문에, 헤드 바깥의 음상을 위치시키기 위한 헤드폰시스템(40)은 그 크기에 있어서 작아지며 저렴하게 된다.
또한, 디지털필터(51L, 51R, 52L, 52R)의 각각은 도 7에 도시된디지털필터(20)와 동일한 구성을 갖추어도 좋다.
상기 설명된 바와같이, 헤드폰시스템(40)은, 음원으로부터 양쪽 귀로 신장되는 임펄스응답을 콘벌루션하기 위한 디지털필터가 계수곱셈기의 효과를 거쳐서 임의의 지연기의 출력을 감쇠하고, 이 감쇠출력을 출력이 꺼내진 지연기 앞에 배치되는 인접지연기 사이에 놓이는 가산기로 피드백시키기 위한 피드백부를 포함하도록 구성된다. 그러므로, 간단한 구성을 가지며 낮은 비용으로, 헤드 바깥음상를 위치시키는 센스나 음상을 전방에 위치시키는 센스를 개선할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 음향재생장치에 대하여 설명할 것이다. 본 실시예는 음상을 다른 위치에서 고정하기 위한 2개의 스피커를 포함하는 스피커시스템에 관련된다.
이 스피커 시스템의 원리는 도 10을 참고하여 설명될 것이다. 음원(S0)과 등가인 음상을 청취자(M)의 양쪽 귀에 재생하기 위하여 음원(S1, Sr)을 이용하는 경우에, 음원(S1, Sr)은 다음과 같이 표현된다.
여기서 H11및 H1r은 음원(S1)으로부터 청취자(M)의 양쪽 귀로의 전달함수이며, Hr1및 Hrr은 음원(Sr)으로부터 청취자(M) 양쪽 귀로의 전달함수이며, Ho1및 Hor은 음원(So)으로부터 청취자(M) 양쪽 귀로의 전달함수이다.
만일 전달함수를 시간축으로 변환함으로써 야기되는 임펄스응답이 음원(S1, Sr)으로 출력된 신호에 콘벌루션된다면, 음상은 음원(So)의 위치에 위치된다. 만일 임펄스응답이 디지털필터를 통하여 구성된다면, 디지털필터는 긴 탭길이를 갖는 FIR필터이어야 한다. 본 실시예에 따른 스피커시스템은 상기 디지털필터(1, 20)와 동일한 디지털필터를 포함한다. 그러므로, 단순한 구성을 갖추며 낮은 비용을 갖는 2개의 스피커의 외측까지 음상을 위치할 수 있다.
만일 디지털필터를 음장 시뮬레이션시스템에 적용하면, 적은 수의 탭으로 긴 응답시간을 재생할 수 있다. 그러므로, 종래에는 임펄스응답을 거시적으로 보면서 특성펄스를 획득하는 단계를 취하고, 샘플링시간보다 더 거친 시간간격을 취함으로써 잔향을 발생한다. 반면, 본 실시예에서는 각 샘플링시간마다 분포하는 더욱 조밀한 펄스를 취함으로써 잔향을 발생한다. 따라서 보다 충실하게 음장을 재생할 수 있게 된다.
본 발명의 디지털필터에 의하면, 피드백수단은 짧은 탭길이를 갖는 FIR필터가 긴 임펄스응답을 보다 충실하게 재생할 수 있도록 한다. 따라서 신호처리규모를 상당히 줄일 수 있게 된다. 신호처리기가 디지털신호처리(ICÆs)로 구성된다면, ICÆs의 수는 상당히 감소된다. 따라서 장착면적과 ICÆs의 전력소모를 줄일 수 있으며 전체유니트의 비용과 사이즈를 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 2개 이상의 피드백수단은 더 긴 임펄스응답을 보다 충실하게 재생할 수 있도록 한다.
본 발명의 음향재생장치에 의하면, 음향재생장치가 단순한 구성을 필요로 하고 낮은 비용으로 제조될지라도, 그러한 장치는, 샘플링주파수가 일정하게 유지되며 동일한 수의 탭과 동일한 총 탭길이를 갖는 종래의 FIR필터와 비교해서, 헤드 바깥의 음상을 위치시키는 센스나, 음상을 전방에 위치시키는 센스, 음상의 질이나 또는 음상을 위치시키는 센스를 상당히 개선할 수 있다.

Claims (3)

  1. 입력오디오신호를 필터링하기 위한 디지털필터와;
    음향을 출력하기 위한 스피커를 포함하여 구성되는 음향재생장치이며,
    상기 디지털필터는,
    디지털오디오신호를 입력하기 위한 입력단자와;
    상기 디지털오디오신호에 임펄스응답을 콘벌루션하기 위하여, 다수의 지연기와, 다수의 제 1가산기 및 다수의 제 1계수곱셈기와를 포함하여 이루어지며, 음원으로부터 측정점까지 미리 측정함으로써 임펄스응답을 얻는 유한 임펄스응답 필터와;
    상기 지연기 중 임의의 하나로부터의 출력을 제 2계수곱셈기를 통하여 감쇠하고, 상기 감쇠출력을 제 2계수곱셈기로 피드백하고, 상기 감쇠출력을 상기 지연기 중 인접지연기들 사이에 배열되며 상기 출력을 이송하는 상기 지연기 앞에 배열되는 제 2가산기로 피드백하기 위한 피드백수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 음향재생장치.
  2. 디지털필터를 갖추며, 음상을 소정의 위치에 위치시키기 위한 신호처리수단과;
    음향을 출력하기 위한 스피커를 포함하여 구성되는 음향재생장치이며,
    상기 디지털필터는,
    디지털오디오신호를 입력하기 위한 입력단자와;
    상기 디지털오디오신호에 임펄스응답을 콘벌루션하기 위하여, 다수의 지연기와, 다수의 제 1가산기 및 다수의 제 1계수곱셈기와를 포함하여 이루어지며, 음원으로부터 측정점까지 미리 측정함으로써 임펄스응답을 얻는 유한 임펄스응답 필터와;
    상기 지연기 중 임의 하나의 지연기로부터의 출력을 제 2계수곱셈기를 통하여 감쇠하고, 상기 감쇠출력을 상기 지연기 중 인접지연기들 사이에 배열되며 상기 출력을 이송하는 상기 지연기 앞에 배열되는 제 2가산기로 피드백하기 위한 피드백수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 음향재생장치.
  3. 음향재생장치를 사용자의 머리에 씌우기 위한 헤드부착수단과;
    상기 헤드부착수단에 설치되며 음향을 출력하기 위한 스피커와;
    디지털필터를 갖추어 구성되며 상기 헤드 바깥의 음상을 위치시키기 위한 신호처리수단을 포함하여 이루어지는 음향재생장치에 있어서,
    상기 디지털필터는 ,
    디지털오디오신호를 입력하기 위한 입력단자와;
    상기 디지털오디오신호에 임펄스응답을 콘벌루션하기 위하여, 다수의 지연기와, 다수의 제 1가산기 및 다수의 제 1계수곱셈기와를 포함하여 이루어지며, 음원으로부터 측정점까지 미리 측정함으로써 임펄스응답을 얻는 유한 임펄스응답 필터와;
    상기 지연기 중 임의의 하나로부터의 출력을 제 2계수곱셈기를 통하여 감쇠하고, 상기 감쇠출력을 상기 지연기 중 인접지연기들 사이에 배열되며 상기 출력을 이송하는 상기 지연기 앞에 배열되는 제 2가산기로 피드백하기 위한 피드백수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 음향재생장치.
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